·1316· 工程科学学报，第38卷，第9期 5000 (3)随着树脂初始温度的上升，填充时间呈现出 先降后升的趋势，主要由于前期温度引起的树脂流动 4000 ■—20℃ ·-30℃ 速度上升与后期固化反应引起的流动速度降低共同作 4—40℃ 3000 7一50 用的结果 2000 参考文献 气 [1]Hu X B,Ma Y L,Wang Z D,et al.The permeability of glass fi- 1000 ber and its influence on filling time of RTM process.Fiber Reinf Plast/Compos,1996(3):25 0 0.1 0.2030.40.50.6 (胡晓斌，马玉录，王正东，等.玻璃纤维的渗透率及其对 y方向距离m RTM注模时间的影响.玻璃钢/复合材料，1996(3)：25) 2] 图6不同初始温度下RTM的充模时间 Han S H,Cho E J,Lee H C,et al.Study on high-speed RTM to Fig.6 Filling time of RTM at different initial temperatures reduce the impregnation time of carbon/epoxy composites.Compos Smct,2015,119:50 整个流动过程中，树脂的黏度主要受到温度及固化度 B]Poodts E,Minak G,Mazzocchetti L,et al.Fabrication,process simulation and testing of a thick CFRP component using the RTM 的影响，温度的升高使得黏度变低，固化度的升高使得 process.Compos Part B,2014,56(1)673 黏度变高.在20℃时，温度较低，树脂的初始黏度较 4] Sun S,Liu M J,Wang H,et al.RTM molding process and its de- 高，流动速度较慢，随着树脂固化反应的进行，树脂黏 rive technology.Aerosp Mater Technol,2010,40(6):21 度逐渐增大，树脂的流动速度进一步变慢.在整个填 (孙赛，刘木金，王海，等.RTM成型工艺及其派生工艺.宇 航材料工艺，2010,40(6)：21) 充过程中，树脂的流动速度为先快后慢.当初始温度 [5] Li HC,Zhang M F,Wang B.Method on measuring fiber permea- 升至30℃时，前期的流动速度较20℃时快，随着反应 bilities in resin transfer molding.J Aeronaut Mater,2001,21 的进行，流动速度逐步变慢，但与20℃时情况区别不 (1):51 大，因此在整个流动过程中，初始温度的上升引起的变 (李海晨，张明福，王彪.RTM工艺增强纤维渗透率测量方法 研究.航空材料学报，2001,21(1)：51) 化较为明显，其平均速度较20℃时快，从而缩短填充 6] Zhang Y F,Liu Y Q,Du R K,et al.Study development of mech- 时间.当初始温度升至40℃时，前期的流动速度进一 anism for void formation and elimination during RTM processing 步加快，但在后期其固化反应更早，引起的黏度变化更 Aerosp Mater Technol,2006,36(5):7 明显，使得后期树脂的流动速度较30℃时慢.在整个 (张彦飞，刘亚青，杜瑞奎，等.RTM工艺过程中气泡形成机 理及排除方法研究进展.宇航材料工艺，2006,36(5)：7) 填充过程中，前期流动速度的上升占主导地位，因此较 ] Naik N K,Sirisha M,Inani A.Permeability characterization of 30℃时的平均流动速度要快，从而填充时间进一步减 polymer matrix composites by RTM/VARTM.Prog Aerosp Sci, 少.当初始温度升至50℃时，前期流动速度更快，但 2013,65(5):22 Saouab A,Breaard J,Lory P,et al.Injection simulations of thick 在后期固化反应引起的黏度变化十分明显，使得后期 composite parts manufactured by the RTM process.Compos Sci 树脂的流动速度较40℃时慢.在整个填充过程中，后 Technol,.2001,61(3):445 期流动速度的下降占主导地位，因此较40℃时的平均 ⑨ Liu G,Luo C Y,Li X Q,et al.Process simulation and manufac- 流动速度慢，填充时间上升至3910s,超过20℃时的情 ture testing of composite thick-wall drag brace via RTM technolo- 况.同时，由于在整个填充过程中，树脂的黏度变化使 gy.Acta Mater Compos Sin,2012,29(4):105 (刘刚，罗楚养，李雪芹，等.复合材料厚壁连杆RTM成型工 得前后流动速度不一致，不同的初始温度也会影响到 艺模拟及制造验证.复合材料学报，2012,29(4)：105) 树脂的流动前沿.因此，在进行大型构件RTM成型 0o] Chai H M,Wang P,Wang L,et al.Effect of curing agent con- 时，应充分考虑树脂黏度在成型过程中的变化规律，合 tent on RTM epoxy system curing properties.Fiber Reinf Plast/ Compos,2009(6):48 理调整RTM成型工艺参数，避免气泡、缺陷的形成. (柴红梅，汪鹏，王雷，等.固化剂含量对RTM用环氧树脂 4结论 体系固化性能的影响.玻璃钢/复合材料，2009(6)：48) 01] Li H C,Wang B,Lin X.Numerical simulation of resin flow in (1)采用工程黏度模型建立了适用于RTM成型 RTM with boundary fitted coordinate system.J Harbin Inst Technol,2003,35(1)58 的环氧树脂黏度模型，可较为准确地模拟树脂在RTM (李海晨，王彪，林新.用贴体坐标法模拟RTM工艺树脂流 成型过程中黏度的变化. 动过程.哈尔滨工业大学学报，2003,35(1)：58) (2)采用PAM-RTM软件模拟不同初始温度下环 12] Lii C,Xue Y D.Comparison between numerical and experimen- 氧树脂的流动过程.结果表明，在大型构件成型过程 tal results for mold filling in resin transfer molding.Acta Mater Compos Sin,1999,16(1):131 中，树脂的黏度变化对填充时间及树脂流动前沿的影 (吕昶，薛元德.RTM工艺充模过程数值模拟及实验比较. 响较为显著 复合材料学报，1999,16(1)：131)工程科学学报，第 38 卷，第 9 期 图 6 不同初始温度下 ＲTM 的充模时间 Fig． 6 Filling time of ＲTM at different initial temperatures 整个流动过程中，树脂的黏度主要受到温度及固化度 的影响，温度的升高使得黏度变低，固化度的升高使得 黏度变高． 在 20 ℃ 时，温度较低，树脂的初始黏度较 高，流动速度较慢，随着树脂固化反应的进行，树脂黏 度逐渐增大，树脂的流动速度进一步变慢． 在整个填 充过程中，树脂的流动速度为先快后慢． 当初始温度 升至 30 ℃时，前期的流动速度较 20 ℃ 时快，随着反应 的进行，流动速度逐步变慢，但与 20 ℃ 时情况区别不 大，因此在整个流动过程中，初始温度的上升引起的变 化较为明显，其平均速度较 20 ℃ 时快，从而缩短填充 时间． 当初始温度升至 40 ℃ 时，前期的流动速度进一 步加快，但在后期其固化反应更早，引起的黏度变化更 明显，使得后期树脂的流动速度较 30 ℃ 时慢． 在整个 填充过程中，前期流动速度的上升占主导地位，因此较 30 ℃时的平均流动速度要快，从而填充时间进一步减 少． 当初始温度升至 50 ℃ 时，前期流动速度更快，但 在后期固化反应引起的黏度变化十分明显，使得后期 树脂的流动速度较 40 ℃ 时慢． 在整个填充过程中，后 期流动速度的下降占主导地位，因此较 40 ℃ 时的平均 流动速度慢，填充时间上升至 3910 s，超过 20 ℃时的情 况． 同时，由于在整个填充过程中，树脂的黏度变化使 得前后流动速度不一致，不同的初始温度也会影响到 树脂的流动前沿． 因此，在进行大型构件 ＲTM 成型 时，应充分考虑树脂黏度在成型过程中的变化规律，合 理调整 ＲTM 成型工艺参数，避免气泡、缺陷的形成． 4 结论 ( 1) 采用工程黏度模型建立了适用于 ＲTM 成型 的环氧树脂黏度模型，可较为准确地模拟树脂在 ＲTM 成型过程中黏度的变化． ( 2) 采用 PAM--ＲTM 软件模拟不同初始温度下环 氧树脂的流动过程． 结果表明，在大型构件成型过程 中，树脂的黏度变化对填充时间及树脂流动前沿的影 响较为显著． ( 3) 随着树脂初始温度的上升，填充时间呈现出 先降后升的趋势，主要由于前期温度引起的树脂流动 速度上升与后期固化反应引起的流动速度降低共同作 用的结果． 参 考 文 献 ［1］ Hu X B，Ma Y L，Wang Z D，et al． The permeability of glass fi￾ber and its influence on filling time of ＲTM process． Fiber Ｒeinf Plast /Compos，1996( 3) : 25 ( 胡晓斌，马玉录，王正东，等． 玻璃纤维的渗透率及其对 ＲTM 注模时间的影响． 玻璃钢/复合材料，1996( 3) : 25) ［2］ Han S H，Cho E J，Lee H C，et al． Study on high-speed ＲTM to reduce the impregnation time of carbon /epoxy composites． Compos Struct，2015，119: 50 ［3］ Poodts E，Minak G，Mazzocchetti L，et al． Fabrication，process simulation and testing of a thick CFＲP component using the ＲTM process． Compos Part B，2014，56( 1) : 673 ［4］ Sun S，Liu M J，Wang H，et al． ＲTM molding process and its de￾rive technology． Aerosp Mater Technol，2010，40( 6) : 21 ( 孙赛，刘木金，王海，等． ＲTM 成型工艺及其派生工艺． 宇 航材料工艺，2010，40( 6) : 21) ［5］ Li H C，Zhang M F，Wang B． Method on measuring fiber permea￾bilities in resin transfer molding． J Aeronaut Mater，2001，21 ( 1) : 51 ( 李海晨，张明福，王彪． ＲTM 工艺增强纤维渗透率测量方法 研究． 航空材料学报，2001，21( 1) : 51) ［6］ Zhang Y F，Liu Y Q，Du Ｒ K，et al． Study development of mech￾anism for void formation and elimination during ＲTM processing． Aerosp Mater Technol，2006，36( 5) : 7 ( 张彦飞，刘亚青，杜瑞奎，等． ＲTM 工艺过程中气泡形成机 理及排除方法研究进展． 宇航材料工艺，2006，36( 5) : 7) ［7］ Naik N K，Sirisha M，Inani A． Permeability characterization of polymer matrix composites by ＲTM/VAＲTM． Prog Aerosp Sci， 2013，65( 5) : 22 ［8］ Saouab A，Breard J，Lory P，et al． Injection simulations of thick composite parts manufactured by the ＲTM process． Compos Sci Technol，2001，61( 3) : 445 ［9］ Liu G，Luo C Y，Li X Q，et al． Process simulation and manufac￾ture testing of composite thick-wall drag brace via ＲTM technolo￾gy． Acta Mater Compos Sin，2012，29( 4) : 105 ( 刘刚，罗楚养，李雪芹，等． 复合材料厚壁连杆 ＲTM 成型工 艺模拟及制造验证． 复合材料学报，2012，29( 4) : 105) ［10］ Chai H M，Wang P，Wang L，et al． Effect of curing agent con￾tent on ＲTM epoxy system curing properties． Fiber Ｒeinf Plast / Compos，2009( 6) : 48 ( 柴红梅，汪鹏，王雷，等． 固化剂含量对 ＲTM 用环氧树脂 体系固化性能的影响． 玻璃钢/复合材料，2009( 6) : 48) ［11］ Li H C，Wang B，Lin X． Numerical simulation of resin flow in ＲTM with boundary fitted coordinate system． J Harbin Inst Technol，2003，35( l) : 58 ( 李海晨，王彪，林新． 用贴体坐标法模拟 ＲTM 工艺树脂流 动过程． 哈尔滨工业大学学报，2003，35( l) : 58) ［12］ Lü C，Xue Y D． Comparison between numerical and experimen￾tal results for mold filling in resin transfer molding． Acta Mater Compos Sin，1999，16( 1) : 131 ( 吕昶，薛元德． ＲTM 工艺充模过程数值模拟及实验比较． 复合材料学报，1999，16( 1) : 131) ·1316·